[發明專利]一種新型聚合物復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 201310428254.9
• 申請日: 2013-09-20
• 公開（公告）號: CN104448797A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 朱凌嘉
• 申請（專利權）人: 朱凌嘉
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08L77/06;C08K9/10;C08K7/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

????本發明涉及化學領域，特別涉及一種新型聚合物復合材料的制備方法。

背景技術

聚合物復合材料作為最重要的輕質高強材料，在汽車工業中的應用成為汽車輕量化和節能減排的重要途徑。面對我國汽車工業的高速發展和廣闊的市場，聚合物復合材料的發展至關重要，其用量成為衡量一個國家汽車工業先進性的重要標志，對我們的環境保護和能源的節約將起到重要作用。

聚合物復合材料在汽車和飛機上的應用范圍正在由內飾件向結構件擴展，但同時也存在諸多問題：隨著對材料要求的不斷提高，傳統的聚合物復合材料的性能有待進一步提高，一些要求耐高溫、高剛性的部件仍采用金屬材料，這都是限制聚合物復合材料應用的瓶頸問題。納米技術對傳統產業的滲透、改造與挑戰是科學發展的必然，納米技術的發展為新型增強聚合物的制備提供了新的機遇，也為傳統聚合物的高性能化和功能化提供了新的有效途徑。

發明內容

本發明提供一種新型聚合物復合材料的制備方法，該聚合物復合材料具有更好的應力傳遞和增強效果。

為達到以上目的采用以下技術方案：

本發明利用玻璃纖維表面的正電荷與酸化碳納米管之間的靜電作用，將碳納米管包覆到玻璃纖維表面，制備玻璃纖維-碳納米管（GF-MWCNTs）的三維結構增強體。根據碳納米管類型、溶液pH值、碳納米管濃度等因素對GF-MWCNTs三維結構增強體形態及結構的影響進一步將三維結構增強體與高分子聚合物混合得到最終的復合材料，進一步應用在輕質高強聚合物材料中。

本發明所述的將碳納米管直接包覆在氨化玻璃纖維表面，制備GF-MWCNTs的復合增強體。復合工藝所采用的條件為pH=3，Cox-MWCNTs=2g/L，長而柔性的MWCNTs在GF表面形成均勻、致密的包覆層。

本發明的有益效果在于：

本發明借助三維結構，增大與基體作用的面積，而大大增強與樹脂基體的界面結合，實現良好的應力傳遞，獲得高性能的聚合物納米復合材料，可望在汽車的結構件中獲得應用，碳材料還賦予傳統增強材料良好的導電性能，可激發和實現其更寬范圍內的功能化應用，在汽車的燃油系統等部件顯示出巨大的應用前景。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明進行進一步闡述：

（1）碳納米管酸化處理：

將碳納米管(MWCNTs)加入適量的混酸(VH2SO4:VHNO3=3:1)中超聲分散1h后于70℃下繼續酸化4h，酸化結束后用去離子水反復沖洗、抽濾，經冷凍干燥后得到功能化碳納米管。

（2）玻璃纖維靜電復合碳納米管的制備：

通過攪拌、超聲等方式配置分散良好的ox-MWCNTs懸浮液，調節碳納米管溶液pH值到3、Cox-MWCNTs=2g/L。將GF加入到ox-MWCNTs懸浮液中，攪拌20min后去掉上層液體，并用大量去離子水清洗以除去未復合的納米顆粒，得到的ox-MWCNTs與GF的復合增強體放入烘箱中在80?℃下復合增強體干燥12?h后備用（記為GF-MWCNTs）。

（3）根據碳納米管類型、溶液pH值、碳納米管濃度等因素對GF-MWCNTs三維結構增強體形態及結構的影響進一步將三維結構增強體與高分子聚合物混合得到最終的復合材料，進一步應用在輕質高強聚合物材料中。

具體實施例1：

PA6/GF、PA6/GF-MWCNTs（95/5?wt%）復合材料的制備過程：120℃條件下，PA6粒子鼓風干燥4h，混合0.15~0.2?wt%主副抗氧劑后加入Haake轉矩流變儀中，240?℃、60?rpm條件下塑化5?min；待PA6完全塑化后再將GF或制備的GF-MWCNTs復合增強體加入熔體中，繼續混合5?min后取樣得到復合材料。為防止PA6吸水，取樣后立即使用鋁箔進行密封。樣品于240℃模壓成80mm×80mm×1mm的板材，切割成啞鈴型樣條并封裝在鋁箔中用于復合材料性能的測試。

具體實施例2：

PA66/?GF、PA66/GF-MWCNTs（75/25?wt%）復合材料的制備過程：120℃條件下，PA66粒子、PA66/CNT母粒鼓風干燥4h，混合0.15~0.2?wt%主副抗氧劑，通過改變母粒含量調節復合材料中碳納米管最終含量，在Haake轉矩流變儀中，265?℃、60?rpm條件下塑化5?min；待塑化完全后再將GF或制備的GF-MWCNTs加入熔體中，繼續混合5?min后取樣得到復合材料。為防止PA66吸水，取樣后立即使用鋁箔進行密封。樣品于265℃模壓成80mm×80mm×1mm的板材，用于復合材料導電性能的測試。